Analisis rinci tentang bahan dan sifat Incoloy Alloy Rod

Urutan batang terdiri dari tiga keputusan, dan sebagian besar halaman katalog hanya menjawab yang pertama. Nilai adalah satu keputusan. Kondisi pasokan adalah yang kedua. Spesifikasi yang akan digunakan untuk menulis sertifikat adalah yang ketiga. Pembeli yang menyelesaikan tingkatannya dan menyerahkan dua lainnya ke pabrik belum membeli bahan, dan faktur akan membuktikannya.

Demonstrasi paling jelas adalah paduan 800 dalam bentuk batang. Kimia yang sama, diuji pada suhu kamar, memberikan kekuatan luluh sebesar 250 MPa saat dianil pada 980 °C, 445 MPa saat digulung panas, dan 690 MPa saat ditarik dingin. Kekuatan tariknya berkisar antara 590 hingga 665 hingga 771 MPa pada tiga kondisi yang sama, dan kekerasannya berkisar antara 138 hingga 198 HB di antara dua kondisi pertama. Tidak ada komposisi yang berubah. Pemrosesan berhasil.

Penyebaran itulah yang menyebabkan halaman berjudul bahan dan sifat batang paduan Incoloy harus dimulai dengan peringatan tentang subjeknya sendiri. Tidak ada satu set properti untuk suatu tingkatan batang. Ada sekumpulan properti untuk nilai dalam kondisi bernama pada suhu pengujian bernama, dan yang lainnya adalah rata-rata dari hal-hal yang tidak boleh dirata-ratakan.

Halaman ini mencakup tiga keluarga Incoloy yang dipasok sebagai batang, kondisi pembelian masing-masing keluarga, suhu di mana masing-masing keluarga tidak lagi menjadi jawaban yang benar, dan empat item yang harus muncul di pesanan pembelian sebelum sertifikat berarti apa pun.

Incoloy adalah merek dagang dari grup Logam Khusus yang mencakup keluarga paduan nikel-besi-kromium. Ini bukan nilai. Tiga anggota keluarga tersebut biasanya dipasok dalam bentuk batangan dan batangan, dan digunakan untuk tiga pekerjaan berbeda.

Seri 800 adalah paduan nikel-besi-kromium austenitik dengan sekitar 32 % nikel dan 21 % kromium, dan merupakan anggota kelompok yang tahan panas. Paduan 825 meningkatkan nikel ke kisaran 38 hingga 46% dan menambahkan molibdenum dan tembaga, yang mengubahnya menjadi paduan korosi berair untuk asam sulfat, asam fosfat, dan air laut. Paduan 925 mempertahankan basis 825 dan meningkatkan titanium dan aluminium, yang membuatnya dapat mengeras secara presipitasi dan meningkatkan kekuatan luluh dari 271 MPa menjadi 832 MPa setelah perlakuan panas dua tahap.

Ada dua hal yang mengikuti tabel itu sebelum properti apa pun dibahas. Yang pertama adalah pertanyaan tentang batang Incoloy telah menyebutkan nama sebuah keluarga dan tidak ada yang lain, jadi jawaban pertama harus berupa pertanyaan tentang kelas yang mana. Yang kedua adalah garis 800 berisi tiga nomor UNS dengan sifat kimia yang hampir sama, dan perbedaan di antara keduanya adalah rentang karbon, total aluminium dan titanium, serta ukuran butir. Itu bukan perbedaan kosmetik, dan tidak terlihat dalam sertifikat yang melaporkan kimia saja.

Tabel di bawah ini menampilkan enam produk batang dan batangan secara berdampingan pada suhu kamar. Lima dari enam adalah tiga keluarga yang sama yang telah dijelaskan. Keenam adalah 800 chemistry yang sama pada kondisi ketiga, itulah inti latihannya.

Kisaran kekuatan luluh dalam tabel tersebut berkisar antara 250 hingga 832 MPa, faktor 3,3, dan hanya sebagian dari rentang tersebut yang berasal dari penggantian paduan. Kolom 800 saja mencakup 250 hingga 690 MPa dengan kandungan kimia tetap konstan. Pembeli yang membandingkan kekuatan luluh 800 dengan kekuatan luluh 925 dari dua lembar data membandingkan batang anil dengan batang tua, dan akan menyimpulkan bahwa 925 adalah paduan yang lebih kuat ketika sebagian besar perbedaannya terletak pada jadwal tungku.

Bacaan praktisnya sangat mudah. Jika suatu desain membutuhkan 700 MPa dari 800, jawabannya adalah batang yang ditarik dingin, dan pembelian yang sama menghasilkan perpanjangan sebesar 17 % dan kekerasan yang tidak dipublikasikan untuk kondisi tersebut. Apabila desain memerlukan keuletan untuk bagian yang dibentuk atau dilas, jawabannya adalah batang anil pada 250 MPa dengan 138 HB, dan gambar harus menerima kekuatan yang lebih rendah. Keduanya memiliki tingkatan yang sama dan tidak dapat dipertukarkan.

Logika yang sama menjelaskan baris 825. Batangan yang dianil memiliki hasil 324 MPa, yang termasuk rendah untuk paduan korosi, dan buletin tersebut mencatat bahwa paduan tersebut dapat diperkuat secara substansial dengan pengerjaan dingin. Pipa yang ditarik dingin dengan kualitas yang sama mencapai hasil 889 MPa dengan perpanjangan 15 %. Suatu tatanan batang yang membutuhkan lebih dari kekuatan anil harus meminta kondisi penarikan dingin dan menerima hilangnya keuletan yang sama seperti yang ditunjukkan oleh data pipa.

Alloy 800 dirilis pada tahun 1950-an sebagai paduan tahan panas dengan kandungan nikel yang relatif rendah, dan alasan detail terakhir tersebut adalah sebutan strategis untuk nikel pada saat itu. Ini disetujui untuk bejana tekan pada tahun 1963, dan persetujuan tersebut memperkenalkan perbedaan yang masih mengatur seri ini: tingkat 1 dianil pada suhu sekitar 980 °C, dan tingkat 2 dianil pada suhu sekitar 1.150 °C. Kelas kedua menjadi 800H.

Alasan untuk kelas dua adalah merayap. Paduan 800 ditujukan untuk layanan hingga sekitar 816 °C, dan pada suhu tersebut desain biasanya didasarkan pada sifat tarik. Di atas suhu tersebut, desain akan dipengaruhi oleh pecah dan mulur, dan keduanya merespons terhadap ukuran butir dan kandungan karbon. Struktur butiran yang kasar menyebabkan geseran batas butir lebih baik daripada struktur butiran halus, dan tingkat karbon yang lebih tinggi mendukung jaringan karbida yang menyematkan batas tersebut. Paduan 800H ditulis untuk memerlukan keduanya, dan spesifikasinya meminta kisaran karbon 0,05 hingga 0,10 % bersama dengan ukuran butir rata-rata ASTM 5 atau lebih kasar.

Paduan 800HT adalah pembatasan lebih lanjut di dalam selubung yang sama, diperkenalkan untuk menahan aluminium dan titanium di bagian atas kisaran, di mana sifat mulur dan pecahnya lebih tinggi. Sifat kimianya berada dalam batas 800 jam, aluminium plus titaniumnya 0,85 hingga 1,20 % dibandingkan 0,30 hingga 1,20 % untuk 800 jam, dan perlakuan panasnya minimum 2.100 °F (1.149 °C).

Kolom terakhir adalah kolom yang menyebabkan masalah komersial. Alloy 800HT memenuhi persyaratan N08811 dan N08810 dan dapat disertifikasi untuk salah satu atau keduanya. Hal sebaliknya tidak berlaku. Bahan yang diproduksi hingga N08810 tidak dapat disertifikasi sebagai N08811 kecuali bahan tersebut memenuhi persyaratan tambahan aluminium, titanium, dan perlakuan panas, dan pemasok yang menawarkan 800H sebagai pengganti 800HT telah menawarkan tekanan desain yang berbeda.

Ukuran butir termasuk dalam pesanan pembelian karena alasan yang sama. Ini adalah hasil dari anil akhir dan jumlah pekerjaan panas sebelumnya, dan tidak dapat diperoleh kembali dari sertifikat kimia. Pembeli yang memesan 800H berdasarkan komposisi saja dapat menerima batangan berbutir halus yang memenuhi setiap elemen kimia dan tidak memberikan umur mulur seperti yang diharapkan oleh desain.

Nilai 825 adalah proposisi yang berbeda. Ini adalah paduan nikel-besi-kromium dengan molibdenum, tembaga, dan titanium, dan penambahannya ditujukan untuk korosi air. Kromium menutupi media pengoksidasi seperti asam nitrat dan nitrat. Molibdenum dan tembaga menutupi media pereduksi seperti asam sulfat dan fosfat. Molibdenum juga meningkatkan ketahanan terhadap korosi lubang dan celah. Titanium, dengan perlakuan panas yang tepat, menstabilkan paduan terhadap sensitisasi terhadap korosi intergranular.

Batas suhu adalah bagian yang tidak disertakan dalam halaman katalog. Buletin paduan menyatakan bahwa paparan di atas sekitar 1.000 °F (540 °C) dapat menyebabkan perubahan mikrostruktur dan pembentukan fasa yang secara signifikan menurunkan keuletan dan kekuatan benturan, dan karena alasan ini paduan biasanya tidak digunakan pada suhu di mana sifat pecah mulur merupakan faktor desain. Itu bukan merupakan penurunan nilai untuk bentuk produk tertentu. Ini adalah pernyataan tentang paduannya.

Bagi pembeli batangan, konsekuensinya adalah 825 termasuk dalam sisi korosi suatu pabrik dan bukan termasuk dalam sisi panas. Tabung penukar panas, badan katup, atau poros pompa dalam layanan asam sulfat adalah penerapannya. Dukungan yang bekerja pada suhu 700 °C tidak demikian, dan tidak ada jumlah nikel dalam analisis yang dapat mengubah hal tersebut.

Perlakuan panas juga penting di sini. Produk pabrik diolah untuk mengembangkan kombinasi stabilisasi, ketahanan korosi, sifat mekanik, dan sifat mampu bentuk. Suhu anil berikutnya harus antara 1.700 dan 1.800 °F (930 dan 980 °C) diikuti dengan pendinginan udara atau pendinginan air secara cepat. Bagian yang berat dapat menjadi peka saat didinginkan dari suhu kerja yang panas dan kemudian dapat mengalami korosi intergranular pada media tertentu, dalam hal ini anil penstabil akan mengembalikan ketahanannya. Sebuah batangan yang dikerjakan ulang di bengkel fabrikator dan dibiarkan dingin di udara adalah batangan yang mungkin telah kehilangan properti tempat batangan tersebut dibeli.

Paduan 925 adalah basis 825 dengan titanium dinaikkan dari 0,6 menjadi 1,2 % menjadi kisaran 1,9 hingga 2,4 % dan dengan penambahan aluminium sebesar 0,1 hingga 0,5 %. Kedua unsur tersebut merupakan penambah penguatan, bukan penambah korosi. Perlakuan panas mengendapkan gamma prime, Ni3(Al, Ti), dan endapan itulah yang menghasilkan kekuatan luluh dari 271 MPa dalam kondisi larutan anil menjadi 832 MPa setelah penuaan.

Perbedaan itu mengoreksi gambaran umum. Nilai 925 sering kali ditampilkan sebagai 825 dengan paduan ekstra untuk ketahanan terhadap korosi dan lubang. Molibdenum dan tembaga adalah tambahan korosi dan sama seperti pada 825. Titanium dan aluminium ada untuk kekuatan. Ketahanan korosi kedua tingkat tersebut hampir sama, seperti yang ditunjukkan oleh data layanan asam dalam buletin paduan: dalam uji autoklaf asam dengan belerang bebas, 925 terkorosi pada 1,1 dan 1,2 mpy dalam dua larutan dan 825 pada 1,1 dan 1,6 mpy, dibandingkan 3,9 dan 4,5 mpy untuk baja tahan karat tipe 316.

Perlakuan panas memiliki dua tahap dan keduanya memiliki toleransi yang penting bagi urutan batang. Larutan anil dilakukan pada suhu 1.800 hingga 1.900 °F (980 hingga 1.040 °C) selama minimal 30 menit dan maksimal 4 jam, dengan pendinginan yang setara dengan pendinginan udara atau lebih cepat untuk bagian berukuran 1 inci (25 mm) ke bawah, dan pendinginan air untuk semua ukuran di atas 1 inci. Penuaan dilakukan pada suhu 1.350 hingga 1.380 °F (732 hingga 749 °C) selama 6 hingga 9 jam, tungku didinginkan hingga 1.150 °F (621 °C), kemudian ditahan pada suhu 621 °C plus atau minus 8 °C dengan total waktu penuaan 18 jam.

Kolom diameter merupakan bagian yang mengejutkan pembeli. Batasan properti ditentukan berdasarkan bentuk dan ukuran produk, dan rute pengerjaan panas dibuat dengan hasil minimum yang lebih tinggi dibandingkan rute pengerjaan dingin karena batang uji berasal dari bagian proses yang berbeda. Pesanan pembelian yang mengutip hasil minimum tanpa kisaran diameter mencantumkan nomor yang mungkin tidak berlaku untuk batangan yang dipotong.

Urutan pemesinan adalah konsekuensi praktis kedua. Pemesinan kasar dilakukan sebelum pengerasan umur dan finishing setelahnya, karena mesin paduan dianil dengan baik dalam larutan dan dalam kondisi tua dan buruk di antaranya. Buletin ini membahas lebih jauh tentang distorsi: setelah melakukan trepan pada batang hingga ketebalan dinding di bawah sekitar 25 mm, pembubutan menghasilkan distorsi hingga 0,010 inci (0,25 mm), dan runout dihilangkan atau dikurangi secara substansial dengan mendiamkan material selama beberapa minggu atau dengan memanaskannya kembali pada suhu 1.150 °F (621 °C) selama 2 jam sebelum dibalik. Bengkel yang melakukan trepan dan finishing dalam satu kali setup akan mempunyai toleransi bahwa materialnya tidak dapat ditampung.

Pengelasan memiliki batasan tersendiri. Pengelasan busur tungsten gas dan pengelasan busur logam gas dengan pengisi 725NDUR yang cocok adalah rute yang direkomendasikan, dan pengelasan busur terendam dan busur logam terlindung tidak direkomendasikan untuk kelas ini. Batang yang menjadi rakitan yang dilas harus dirancang sesuai dengan itu.

Klaim umum dari kelompok ini adalah bahwa batang-batang ini mempertahankan kekuatan pada suhu yang seringkali melebihi 1.000 °C, tergantung pada tingkatannya. Kalimat itu tidak dapat bertahan jika bersentuhan dengan tiga buletin paduan tersebut. Paduan 825 dibatasi pada suhu sekitar 540 °C. Paduan 925 memiliki kekuatan hingga sekitar 650 °C. Paduan 800 dirancang untuk suhu 816 °C, dan di atas itu jawabannya adalah perlakuan panas yang berbeda di dalam kelompok yang sama, bukan batang yang sama pada suhu yang lebih tinggi.

Angka 1.000 °C berasal dari pengujian mulur dan pecah pada kadar 800H dan 800HT, yang dilaporkan pada suhu jauh di atas kisaran desain. Suhu pengujian bukanlah suhu layanan. Batang yang dibebani pada suhu 1.000 °C berada di luar dasar desain setiap tingkatan dalam kelompok ini, dan spesifikasi yang mengutip angka seperti itu telah membingungkan laboratorium dengan tungku.

Lima item menentukan apakah sertifikat cocok dengan bagiannya. Yang pertama adalah nilai dengan nomor UNS-nya, karena nama dagangnya saja tidak memperbaiki kimianya. Yang kedua adalah kondisi persediaan, ditulis sebagai anil, canai panas, penarikan dingin, atau larutan anil dan umur, dengan perlakuan penuaan jika berlaku yang terakhir. Yang ketiga adalah ukuran butir, untuk 800H dan 800HT saja, karena merupakan hasil final anneal dan tidak ada di kimianya. Yang keempat adalah properti dasar, yang berarti suhu pengujian dan apakah nilainya minimum atau tipikal. Kelima adalah dokumen pemeriksaan.

Garis 925 patut diperhatikan. Buletin paduan menyebutkan tiga dokumen untuk produk tersebut dan tidak menyebutkan spesifikasi batang dan batang ASTM yang terpisah, sehingga pesanan pembelian yang menciptakan satu dokumen telah menciptakan sebuah dokumen. Batasan properti untuk grade tersebut berasal dari spesifikasi produsen HA 46, dan dasar bejana tekan berasal dari Kode Kasus 2218. Pembeli yang memerlukan referensi ASTM untuk 925 harus mengetahui pemasok mana yang disertifikasi oleh keduanya.

Sertifikat itu sendiri harus berupa dokumen EN 10204 3.1, yang memuat hasil pengujian aktual dari lot dan disahkan oleh perwakilan inspeksi independen pabrikan. Sertifikat 2.2 melaporkan hasil inspeksi non-spesifik dan bukan merupakan dokumen yang sama, dan perbedaannya menjadi penting ketika bagian tersebut memasuki batas tekanan.

DLX memasok grade Incoloy dalam bentuk batangan dan batangan dari Changzhou, Jiangsu, bersama dengan keluarga yang sama dalam kawat dari 0,025 mm dan strip dari 0,50 mm hingga 2,5 mm di mana penerapannya berpindah ke bentuk yang berbeda. Pesanan diproduksi berdasarkan standar yang disebutkan pada pesanan pembelian, dengan sertifikat EN 10204 3.1 berdasarkan permintaan dan nomor panas dapat ditelusuri ke hasil pengujian.

Dua pertanyaan menentukan sebagian besar kutipan. Yang pertama syaratnya, karena harga annealed 800 bukan harga cold draw 800. Yang kedua apakah grade tersebut memerlukan syarat ukuran butir, karena 800H dan 800HT tidak bisa dikutip tanpa satu pun.

Jawabannya tergantung pada lingkungan dan bukan pada nama dagangnya. Untuk bagian tungku atau penukar panas di atas 600 °C, seri 800 adalah kandidatnya, dengan 800H atau 800HT di atas 816 °C. Untuk asam sulfat, asam fosfat, atau air laut dengan suhu di bawah 540 °C, 825 adalah kandidatnya. Untuk bagian downhole atau wellhead yang membutuhkan hasil minimum 724 MPa dengan ketahanan layanan asam, maka 925 adalah kandidatnya.

Karena mulur dan keruntuhan bergantung pada batas butir dan karbida, dan 800H memerlukan kisaran karbon 0,05 hingga 0,10 % bersama dengan ukuran butir rata-rata ASTM 5 atau lebih kasar. Butiran kasar mengurangi pergeseran batas dan karbon mendukung jaringan karbida yang menyematkan batas. Paduan 800 tidak memiliki persyaratan apa pun, jadi dasar desainnya di atas 816 °C tidaklah sama.

Tidak. Buletin paduan membatasi suhunya hingga sekitar 540 °C, yang di atasnya pembentukan fasa secara signifikan menurunkan keuletan dan kekuatan tumbukan, dan menyatakan bahwa paduan tersebut biasanya tidak digunakan jika sifat pecah mulur merupakan faktor desain. Batasnya adalah sifat paduan dan berlaku untuk batang, batangan, tabung, dan lembaran.

Penuaan mengendapkan gamma prime, Ni3(Al, Ti), yang meningkatkan kekuatan luluh dari 271 MPa dalam kondisi larutan anil menjadi 832 MPa. Hal ini dilakukan setelah solution annealing pada suhu 980 hingga 1.040 °C, pada suhu 732 hingga 749 °C selama 6 hingga 9 jam, kemudian tungku didinginkan hingga 621 °C dan ditahan selama total waktu penuaan 18 jam. Pemesinan kasar dilakukan sebelum penuaan dan finishing setelahnya.

Ini adalah 825 yang lebih kuat, dan ketahanan korosi keduanya dekat. Penambahan titanium dan aluminium pada 925 ada untuk reaksi gamma prime. Molibdenum dan tembaga, yang memiliki ketahanan terhadap asam pereduksi, adalah sama di kedua tingkatan. Dalam uji autoklaf asam dengan belerang bebas, kedua paduan mencatat tingkat yang sama, dan keduanya jauh di bawah baja tahan karat tipe 316.

Hanya jika kondisi dan suhu pengujian cocok. Bahan kimia 800 yang sama memberikan kekuatan luluh sebesar 250 MPa anil, 445 MPa canai panas, dan 690 MPa penarikan dingin. Perbandingan antara nilai 800 lembar anil dan nilai 800 batang yang ditarik dingin adalah perbandingan dari dua proses, dan paduannya hilang dari perbandingan.

Keluarga batang Incoloy mencakup tiga pekerjaan. Seri 800 adalah anggota yang tahan panas, dan ketiga nomor UNS-nya berbeda berdasarkan karbon, aluminium, dan titanium, serta ukuran butir, dengan ukuran butir yang membawa tegangan desain mulur di atas 816 °C. Paduan 825 adalah anggota korosi berair, dengan suhu tertinggi mendekati 540 °C sehingga halaman katalog cenderung dihilangkan. Paduan 925 adalah anggota yang dapat dikeraskan berdasarkan usia, dengan kekuatan luluh 832 MPa setelah perlakuan dua tahap dan tabel properti yang ditulis berdasarkan bentuk dan diameter produk.

Sifat yang menyatukan mereka adalah bahwa tidak satu pun dari tingkatan ini yang memiliki kekuatan tanpa syarat. Penyebaran 250 hingga 832 MPa di seluruh keluarga, dan dari 250 hingga 690 MPa dalam satu tingkatan, lebih besar dibandingkan perbedaan antara sebagian besar tingkatan. Pesanan pembelian yang menyebutkan mutu, kondisi, ukuran butir yang berlaku, dan sertifikat telah menentukan bahannya. Salah satu yang menyebutkan nama dagang telah menentukan keluarga.